- •3 Основные понятия и концепция операционных систем. Режимы работы ос. Системные вызовы
- •4 Архитектура современных операционных систем.
- •5 Процессы. Состояние процесса.
- •6 Контекст и паспорт процесса .
- •7 Концепция и критерии планирования процессов. Уровни планирования
- •8 Стратегии планирования процессов. Критерии планирования и требования к алгоритмам
- •9 Взаимодействие процессов. Адресация средств связи при взаимодействии процессов.
- •10 Алгоритмы синхронизации процессов. Примитивы взаимоисключения.
- •1.Взаимоисключение для n процессов
- •2. Аппаратная реализация взаимоисключения: команда testandset
- •2. Семафоры
- •3. Синхронизация процессов при помощи семафоров
- •11 Достаточное условие детерменированности Беристайна.
- •12 Семафоры. Операция над семафорами.
- •13 Семафоры как средство взаимоисключения.
- •14 Тупики и бесконечные откладывания.
- •15 Система управления процессорами. Компоненты системы.
- •16 Алгоритмы планирования процессов
- •17 Система управления памятью.
- •8.3.1 Схема с фиксированными разделами.
- •18 Виртуальная память. Архитектурные средства поддержки виртуальной памяти. Архитектурные средства поддержки виртуальной памяти
- •Страничная виртуальная память
- •Сегментно-страничная организации виртуальной памяти
- •Структура таблицы страниц
- •19 Управление внешней памятью. Файловые системы. Управление внешней памятью
- •Методы выделения дискового пространства
- •Выделение непрерывной последовательностью блоков
- •Связный список
- •Индексные узлы
- •20 Управление системой ввода-вывода
- •Рис 2. Методы управления периферийными устройствами: а)прямой; б)косвенный
15 Система управления процессорами. Компоненты системы.
Компоненты операционной системы
Загрузчик
Ядро
Командный процессор
Драйверы устройств
Встроенное программное обеспечение
Существуют две группы определений операционной системы: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который связан с вопросом, в каких случаях требуется операционная система.
Есть приложения вычислительной техники, для которых операционные системы излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры, содержащиеся во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), простейших сотовых телефонах, постоянно исполняют лишь одну программу, запускающуюся по включении. Многие простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без операционной системы, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске.
Операционные системы нужны:
если нужен универсальный механизм сохранения данных
для предоставления системным библиотекам часто используемых подпрограмм
для распределения полномочий
необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере
для управления процессами выполнения отдельных программ
Таким образом, современные универсальные операционные системы можно охарактеризовать, прежде всего, как:
использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),
многопользовательские (с разделением полномочий),
многозадачные (с разделением времени).
Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов в самой операционной системе. В составе операционной системы различают три группы компонентов:
ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевая подсистема, файловая система;
системные библиотеки;
оболочка с утилитами.
Большинство программ, как системных (входящих в операционную систему), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредствомсистемных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что система (точнее, её ядро) управляет оборудованием.
В определении состава операционной системы значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав операционной системы включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).
16 Алгоритмы планирования процессов
Доступ любой задачи к центральному процессу осуществляется через системные программы планировщика, диспетчера. Планирование это организация процессов в некоторую последовательность. Планировщик – программа ответственная за постановку процессов в очередь. Диспетчер – это программа, которая выбирает процесс из очереди, переводит его в активное состояние. Планирование диспетчеризации сокращенно называется планирование.
Планирование процессов включает в себя решение следующих основных задач:
1) Определение момента времени для смены определяемого процесса;
2) Вывод процесса на выполнения из очереди готовых процессов;
3) Переключение контекстов в процессы;
Первые две задачи решаются программными средствами, последняя – незначительной степени аппарата. Существует множество различных алгоритмов планирования процессов, рассмотрим подробнее две группы, наиболее чаще встречающихся алгоритмов:
1) Алгоритмы, основанные на квантование;
2) Алгоритмы, основанные на приоритетах.
В соответствие с алгоритмами основанные на квантование, смена активного процесса происходит если:
1) Исчерпан квант процессорного времени;
2) Процесс завершился и покинул систему;
3) Процесс перешел в состояние ожидания;
4) Произошла ошибка.
Процесс, который исчерпал свой квант, переводится в состояние готовность и ожидает, когда ему будет предоставлен новый квант процессорного времени. На дополнение в соответствие с определенными правилами выбирается новый процесс из очереди готовых, таким образом, не один процесс не занимает процессор на долго. Поэтому квантование широко используется в современной ОС.
Кванты, выделяемые процессом, могут быть одинаковыми для всех процессов или различными, могут быть фиксированным величины или изменятся в разные периоды жизни процесса. Процессы, которые не полностью использовали выделенный квант, могут получить компенсацию в виде привилегий. По-разному могут организованными очереди процессов. На пример первый пришел первый обслужился(fee fo) .
Идея мультипрограммирования связанна с наличием очередей, процессор – основной ресурс многопроцессной системы. Использования ресурса осуществляется с помощью различных механизмов распределения ресурсов.